惡魔鐵甲蟲殼超硬「汽車也壓不死」 能承受身體4萬倍重量

鐵錠甲蟲最大可承受149牛頓的力量(約其體重的3.9萬倍)(示意圖/達志影像)

鐵錠甲蟲(diabolical ironclad beetle,學名為Phloeodes diabolicus)又被稱為「惡魔鐵甲蟲」,號稱擁有世界上最硬的外骨骼,甚至可以抵擋食肉動物的攻擊,就算被重踩、汽車輾壓都無大礙,也因此獲得科學家關注,近期破解牠硬殼裡的秘密,有助於未來開發出新的堅硬材料。

綜合外媒報導,加州大學爾灣分校材料科學家基賽洛斯(David Kisailus)領導團隊,對鐵錠甲蟲進行研究,期間利用顯微鏡、光譜學和機械測試,經長期觀察後,發現牠們的鞘翅(elytra)內,有層狀和鋸齒狀的關節,外骨骼塊還有多種由薄片組成的一層微毛(microtrichia)支撐結構,增加外層摩擦力,阻止互鎖邊緣滑脫,使個體能夠平均分散所受的外力。

在鐵錠甲蟲的鞘翅中央,還發現到一連串類似拼圖的聯鎖關節,其中交叉式、鎖式和獨立式三種側向支撐結構,連接甲蟲的腹部及鞘翅,而交叉式關節最為堅硬,鎖式和獨立式結構則能使個體在外力擠壓時,能夠產生一定程度的變形分散外力,使牠們即使躲在石頭底下,也不會因額外重量而造成內部器官損壞。

The diabolical ironclad beetle has the toughest natural exoskeletons that can survive getting run over by a car! First…

Bangkok Farmers' Market 發佈於 2020年10月22日 星期四

參與研究的博士生李維拉(Jesus Rivera)表示,「除了裝死以外,鐵錠甲蟲還有一種令人注意的能力,就是能夠抵禦掠奪者強壓與穿刺,甚至是汽車輾壓」,而牠們棲息於橡樹上,主要分布於北美西岸,外殼質地非常粗糙,外型看起來像一塊石頭,儘管牠們不會飛行,卻擁有特殊設計的鞘翅,讓僅2公分的牠們最大可承受149牛頓的力量(約其體重的3.9萬倍)。

研究團隊也模擬出此結構,製作出系列金屬複合材料接頭,發現鐵錠甲蟲的構造比當前使用的連接材料更安全、可靠,未來可運用於航太中的渦輪固件,但在使用前仍需進行壓縮、扭轉等性能測試,而研究成果發表於學術期刊《自然》中,更提到在骨骼、牙齒和貝殼中,也發現不少具有特殊機械性能的天然材料,能夠將韌性、強度及自癒能力良好結合,這些性能是傳統工程材料無法辦到的。

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